بيت الجمهور 3 أنواع المجاهر: الوصف، الخصائص الرئيسية، الغرض. كيف يختلف المجهر الإلكتروني عن المجهر الضوئي؟ هيكل المجهر هيكل المجهر 5

أنواع المجاهر: الوصف، الخصائص الرئيسية، الغرض. كيف يختلف المجهر الإلكتروني عن المجهر الضوئي؟ هيكل المجهر هيكل المجهر 5

القسم: علم الخلايا

الموضوع: "جهاز المجهر الضوئي وتقنيات المجهر."

شكل تنظيم العملية التعليمية :درس عملي.

موقع:غرفة التدريب.

الغرض من الدرس:بناءً على معرفة بنية المجهر الضوئي، إتقان تقنية الفحص المجهري وإعداد الاستعدادات المؤقتة.

أهمية الموضوع محل الدراسة

يعد الفحص المجهري الضوئي إحدى الطرق الموضوعية في التخصصات البيولوجية والطبية الحيوية والطبية. تعد القدرة على استخدام المجهر بشكل صحيح وتقييم الصورة المجهرية المرصودة وتفسيرها وتوثيقها (رسمها) بشكل صحيح شرطًا أساسيًا لإتقان المادة بنجاح في الفصول العملية في علم الأحياء والأنسجة والتشريح المرضي وعلم الأحياء الدقيقة.

ونتيجة للعمل في الدرس العملي، يجب على الطالب

يعرف:

· جهاز المجهر الضوئي.

· قواعد العمل بالمجهر الضوئي.

يكون قادرا على:

· العمل بالمجهر الضوئي بتكبير منخفض وعالي.

· إعداد إعداد مؤقت.

· رسم تخطيطات للتحضيرات المجهرية.

· كتابة محضر الدرس .

معدات الدرس:

حاسوب؛

كشاف ضوئي؛

عرض باور بوينت حول هذا الموضوع؛

المجهر الضوئي؛

منظار مقرب؛

العينات الدقيقة (أي)؛

الشرائح؛

غطاء النظارات؛

أطباق بتري؛

مشرط؛

المناديل الشاش

ورق الترشيح؛

محلول الكحول من اليود.

مصباح.

الجزء العملي من الفصل

العمل رقم 1. جهاز المجهر الضوئي.

التمرين 1:

اقرأ محتويات العمل رقم 1 بعناية وادرس بنية المجهر الضوئي.

النظر في الأجزاء الرئيسية للمجهر: الميكانيكية والبصرية والإضاءة.

ل الجزء الميكانيكيتشمل: حامل ثلاثي القوائم، ومسرح، وأنبوب، ومسدس، ومسامير ميكرومترية وماكرومترية.

يتكون الحامل ثلاثي القوائم من قاعدة ضخمة على شكل حدوة حصان تمنح المجهر الاستقرار اللازم. يمتد حامل الأنبوب، المثني تقريبًا بزاوية قائمة، لأعلى من منتصف القاعدة، ويرتبط به أنبوب يقع بشكل غير مباشر.

طاولة كائنات بها فتحة مستديرة في المنتصف مثبتة على حامل ثلاثي الأرجل. يتم وضع الكائن المعني على الطاولة (ومن هنا جاء اسم "الكائن"). يوجد مشبكان أو مشابك على الطاولة لتثبيت الدواء بإحكام. يوجد على جانبي الطاولة برغيان - مستخرجات الأدوية، عند تدوير الطاولة تتحرك مع العدسة في المستوى الأفقي. يمر شعاع من الضوء عبر فتحة في منتصف الطاولة، مما يسمح برؤية الجسم في الضوء المنقول.

على جانبي الحامل ثلاثي الأرجل، أسفل المنصة، ابحث عن برغيين يستخدمان لتحريك الأنبوب. يحتوي المسمار الماكرومتري، أو السقاطة، على قرص كبير، وعند تدويره، فإنه يرفع أو يخفض الأنبوب للتركيز التقريبي. يقوم المسمار الميكرومتر، الذي يحتوي على قرص خارجي بقطر أصغر، بتحريك الأنبوب قليلاً عند تدويره ويعمل على التركيز الدقيق. لا يمكن تدوير برغي الميكرومتر إلا نصف دورة في كلا الاتجاهين.

الجزء البصرييتم تمثيل المجهر بواسطة العدسات والأهداف.

تقع العدسة (من اللاتينية oculus - العين) في الجزء العلوي من الأنبوب وتواجه العين. العدسة عبارة عن نظام من العدسات محاطة بغلاف معدني أسطواني. من خلال الرقم الموجود على السطح العلوي للعدسة يمكنك الحكم على عامل التكبير (X 7، X 10، X 15). يمكن إزالة العدسة من الأنبوب واستبدالها بأخرى حسب الحاجة.

على الجانب الآخر، ابحث عن لوحة دوارة، أو مسدس (من اللاتينية revolvo - أنا أدور)، والذي يحتوي على 3 مآخذ للعدسات. العدسة، مثل العدسة العينية، عبارة عن نظام من العدسات محاطة بإطار معدني مشترك. يتم ثمل العدسة في مقبس المسدس. تتمتع العدسات أيضًا بنسب تكبير مختلفة، يُشار إليها برقم موجود على سطحها الجانبي. هناك: عدسة منخفضة التكبير (X 8)، عدسة تكبير عالية (X 40) وعدسة غاطسة تستخدم لدراسة أصغر الأجسام (X 90).

التكبير الكلي للمجهر يساوي تكبير العدسة مضروبًا في تكبير الهدف. وبالتالي، فإن المجهر الضوئي لديه أقصى تكبير 15 × 90 أو يمكنه التكبير بحد أقصى 1350 مرة.

جزء الإضاءةيتكون المجهر من مرآة ومكثف وحجاب حاجز.

يتم تثبيت المرآة على حامل ثلاثي الأرجل أسفل منصة الجسم، وبفضل الحامل المتحرك، يمكن تدويرها في أي اتجاه. وهذا يجعل من الممكن استخدام مصادر الضوء الموجودة في اتجاهات مختلفة بالنسبة للمجهر وتوجيه شعاع من الضوء على جسم ما من خلال فتحة في المسرح. المرآة لها سطحان: مقعر ومسطح. يقوم السطح المقعر بتركيز أشعة الضوء بقوة أكبر، وبالتالي يستخدم في الإضاءة الاصطناعية الأضعف.

يقع المكثف بين المرآة والمسرح، ويتكون من عدستين أو ثلاث محاطة بإطار مشترك. يمر شعاع الضوء الذي تلقيه المرآة عبر نظام عدسات مكثفة. من خلال تغيير موضع المكثف (أعلى، أقل)، يمكنك تغيير شدة إضاءة الكائن. لتحريك المكثف، استخدم المسمار الموجود أمام مسامير الماكرو والجزئي. عندما يتم خفض المكثف، تقل الإضاءة، وعندما يتم رفعه، تزداد. يعمل الحجاب الحاجز المثبت في الجزء السفلي من المكثف أيضًا على تنظيم الإضاءة. يتكون هذا الحجاب الحاجز من سلسلة من الصفائح مرتبة على شكل دائرة ومتداخلة جزئيًا مع بعضها البعض بحيث يكون هناك ثقب في المركز لمرور شعاع الضوء. باستخدام مقبض خاص موجود على الجانب الأيمن من المكثف، يمكنك تغيير موضع ألواح الحجاب الحاجز بالنسبة لبعضها البعض وبالتالي تقليل أو زيادة الفتحة، وبالتالي ضبط الإضاءة.

المهمة الرئيسية التي يتم حلها بواسطة الجزء الميكانيكي بسيطة للغاية - ضمان تثبيت وحركة الجزء البصري من المجهر والجسم.

جداول الموضوعمصممة لتثبيت كائن المراقبة في موضع معين. تتعلق المتطلبات الرئيسية بصلابة تركيب الطاولات نفسها، وكذلك بالتثبيت والتنسيق (الاتجاه) للكائن (التحضير) بالنسبة للعدسة.

يتم تثبيت الطاولة على حامل خاص. لسهولة التشغيل، تم تصنيع الطاولات بشكل هيكلي ثابت ومتحرك.

مُثَبَّتوتستخدم المراحل عادة في أبسط نماذج المجاهر. تتم حركة الكائن عليها بمساعدة يدي المراقب للحركة السريعة أثناء التشخيص السريع. يتم تثبيت الدواء على الطاولة باستخدام أرجل زنبركية أو باستخدام جهاز خاص لحامل الدواء.

للحركة الميكانيكية أو دوران الجسم تحت عدسة المجهر، المنقولة(الشكل 32) الجداول. يتم تثبيت الدواء ونقله باستخدام سائق المخدرات. يتم تنفيذ الحركة الإحداثية لجسم ما على طول محورين X-Y (أو X واحد فقط) باستخدام مقبض (عادةً ما يكون محوريًا مزدوجًا) يدويًا أو من محرك كهربائي (عادةً ما يكون محركًا متدرجًا). تسمى هذه الأخيرة "جداول المسح". يوجد على الطاولة الموجودة على طول الأدلة على طول المحورين X وY مقاييس ذات رنيه لمراقبة الموضع والقياس الخطي للحركة في المستوى الأفقي.

آلية التركيز: التركيز الخشن والدقيق.توفر آلية التركيز حركة الطاولة أو العدسة لتحديد مسافة معينة بين كائن المراقبة والجزء البصري من المجهر. تضمن هذه المسافة الحصول على صورة واضحة للموضوع. يتم تنفيذ "التركيز" من خلال تعديلين - خشن ودقيق. كل تعديل له آليته الخاصة ومقبضه الخاص. يمكن أن تكون مقابض التحكم متباعدة أو مجتمعة، ولكن يجب أن تكون موجودة على جانبي المجهر: على اليمين واليسار في أزواج.

عادة التركيز الخاميتم (الضبط) بواسطة زوج من المقابض الكبيرة (الشكل 31) الموجودة على جانبي الحامل ثلاثي الأرجل. يقومون بحركة "خشنة" للعدسة باتجاه الجسم أو بعيدًا عنه. الحد الأدنى لمقدار الحركة هو 1 ملم لكل ثورة. في الوقت نفسه، يعمل التركيز الخشن لتلك الدراسات التي لا يزيد فيها تكبير المجهر عن 400 ×.

التركيز الدقيقيتم (الضبط) بواسطة زوج من المقابض الصغيرة، والتي عادةً ما تحرك الطاولة أو العدسة نحو الجسم بمقدار 0.01 -0.05 ملم في دورة واحدة. يعتمد مقدار الحركة لكل دورة على ميزات تصميم المجاهر من شركات مختلفة.

كقاعدة عامة، يتم تطبيق مقياس على أحد مقابض التركيز الدقيقة، مما يسمح لك بالتحكم في الحركة العمودية للمجهر بالنسبة لكائن المراقبة.

على سبيل المثال، يحتوي المجهر المحلي MIKMED-2 على حركة تركيز خشنة تصل إلى 30 مم، بينما توفر دورة واحدة للمقبض حركة قدرها 2.5 مم، ويتم التركيز الدقيق في حدود 2.5 مم بدورة واحدة بمقدار 0.25 مم على أحدها. المقابض للتركيز الدقيق يوجد مقياس بقيمة تقسيم 0.002 مم.

الغرض الوظيفي لحركة التركيز أكبر بكثير مما يتم تخصيصه لها عادةً. لا يمكنك الاستغناء عن التركيز الدقيق:

إذا كان تكبير المجهر أكثر من 400x؛

عند العمل باستخدام العدسات الغاطسة؛

عند العمل باستخدام العدسات التي لا توفر صورة واضحة عبر المجال المرصود بأكمله؛

إذا كان الكائن في جميع أنحاء المجال المرئي غير متساوٍ في السمك أو له حجم.

يؤدي الجمع (الترتيب المحوري) لكلا المقبضين إلى تبسيط العمل إلى حد كبير، وفي نفس الوقت تعقيد التصميم وزيادة تكلفة المجهر.

وحدة لتثبيت وتحريك المكثف. مكثف، كوحدة مستقلة، هي عنصر الوصل بين نظام الإضاءة (مصدر الضوء) والمجهر (العدسة وجزء التصوير).

توجد وحدة تركيب المكثف أسفل مرحلة الكائن. يبدو وكأنه قوس مع مقبس. مصممة لتثبيت المكثف وتثبيته وتوسيطه، أي تحريكه في مستوى أفقي متعامد مع المحور البصري للمجهر.

بالإضافة إلى ذلك، تحتوي المجموعة على دليل لتركيز حركة (حركة) المكثف عموديًا، على طول المحور البصري.

بغض النظر عن كيفية تثبيت المكثف في المقبس - من الجانب أو من الأعلى أو من الأسفل - فهو مثبت بإحكام بمسمار قفل، مما يمنعه من السقوط، من ناحية، ويضمن موضعًا مركزيًا أثناء التشغيل، من جهة أخرى.

تضمن البراغي المركزية محاذاة شعاع الإضاءة من مصدر الضوء والمحور البصري للمجهر (تعديل إضاءة Kohler). هذه مرحلة مهمة جدًا في ضبط الإضاءة في المجهر، مما يؤثر على انتظام الإضاءة ودقة إعادة إنتاج الكائن، وكذلك تباين ودقة العناصر في صورة الكائن.

يتم التركيز (ضبط الارتفاع) للمكثف باستخدام المقبض الموجود على الحامل، ويؤثر، مثل التمركز، على تشغيل الجزء البصري بأكمله من المجهر.

قد يكون المكثف ثابتًا. عادة ما يكون هذا التصميم متأصلًا المجاهر التعليمية . تُستخدم هذه المجاهر في العمل الروتيني، حيث لا يلزم استخدام طرق تباين إضافية، ولا يتطلب الكائن فحصًا أكثر تفصيلاً.

عدسة جبل.هناك عدة أنواع من حوامل العدسات في المجهر:

ربط العدسة مباشرة داخل الأنبوب (عادةً في المجاهر التعليمية "المدرسية")؛

"الزلاجة" - تركيب العدسات باستخدام جهاز خاص بدون خيوط (دليل) ؛

جهاز دوار مع عدة فتحات.

حاليًا، النوع الأكثر شيوعًا لتركيب العدسات هو الجهاز الدوار (رأس البرج) (الشكل 33).

تقوم وحدة تركيب العدسة على شكل جهاز دوار بالوظائف التالية:

تغيير التكبير في المجهر عن طريق تدوير الرأس، في كل مقبس يتم تثبيت عدسة ذات تكبير معين؛

تركيب ثابت للعدسة في وضع العمل؛

ضمان توسيط المحور البصري للعدسة بالنسبة للمحور البصري للمجهر ككل، بما في ذلك نظام الإضاءة.

يمكن أن يحتوي الجهاز البرجي على 3 أو 4 أو 5 أو 6 أو 7 تجاويف، اعتمادًا على فئة تعقيد المجهر والمهام التي يحلها.

في المجاهر التي تستخدم تباين التداخل التفاضلي، يحتوي البرج الموجود أعلى التجويف على فتحة واحدة أو أكثر لتثبيت دليل بمنشور.

في المجاهر التعليمية يتم عادةً ربط العدسات بطريقة تجعل من الصعب استبدالها (أي أنها تصبح غير قابلة للإزالة).

يجب مراعاة ترتيب العدسات بدقة: من التكبير الأقل إلى التكبير الأعلى، بينما يتحرك البرج في اتجاه عقارب الساعة.

كقاعدة عامة، عند تجميع المجاهر، يتم تنفيذ عملية اختيار العدسات - معدات . يتيح لك هذا عدم فقدان صورة الكائن من مجال الرؤية عند الانتقال من تكبير إلى آخر.

ويجب توفير شرط آخر بواسطة الجهاز الدوار - التركيز البؤري . مقبس المسدس، أو بالأحرى سطحه الخارجي، هو سطح قاعدة مادية لقياس ارتفاع العدسة وطول أنبوب العدسة (المجهر). يجب تثبيت العدسة في المقبس بحيث لا توجد فجوة بينها وبين البرج. وفي الوقت نفسه، يتم توفير القيم المحسوبة لجميع عناصر التجميع الضوئية في المجهر، بالإضافة إلى تصميمها ودعمها التكنولوجي. وهذا يعني أنه إذا تم الحصول على صورة حادة لجسم ما باستخدام عدسة واحدة، فعند الانتقال إلى أخرى ضمن عمق مجال العدسة، يتم الحفاظ على صورة حادة للكائن.

يتم ضمان التركيز البؤري في مجموعة العدسات من خلال تصميم المجهر وتكنولوجيا التصنيع. وفي غياب هذا الشرط، عند الانتقال من عدسة إلى أخرى، يكون الأمر مهمًا التركيز الفرعي من خلال حدة الصورة.

وحدة تركيب العدسات (الأنبوب)في المجاهر الحديثة عبارة عن شريحة ذات مقبس يتم تركيب أنواع مختلفة من المرفقات فيه: المرفقات البصرية (أحادي ومجهر (الشكل 34))، الضوئية و قياس الطيف الضوئي , صورة مجهرية - و أجهزة محول لأنظمة الفيديو . بالإضافة إلى ذلك، يمكن تثبيت ما يلي في هذه الفتحة: فوهات المقارنة , آلات الرسم , مرفقات الشاشة ، و إضاءات ضوء الحادث . يتم تأمين الأجهزة بمسمار قفل.

من المستحيل تخيل نموذج للمجهر الحديث بدونه أنظمة التوثيق . في الممارسة العملية، هذا هو ملحق مجهر مع إمكانية الوصول إلى نظام الصور أو التلفزيون.

من الناحية الهيكلية، يمكن تجهيز وحدة تركيب العدسة بوحدة بصرية ميكانيكية إضافية للتكبير القابل للتبديل، تسمى "Optovar". كقاعدة عامة، لديها عدة مراحل للتكبير من أقل من 1 إلى 2.5x، ولكن هناك أيضًا خيارات بمرحلة واحدة. عادةً ما توجد الوحدة بين الرأس المرئي والبرج، مما يوفر تكبيرًا إضافيًا لكل من القناة المرئية ومخرجات الصورة. بالطبع، هذا هو الأهم بالنسبة لقناة الصور.

البصريات المجهرية

توفر المكونات والملحقات البصرية الوظيفة الرئيسية للمجهر - وهي إنشاء صورة مكبرة للكائن قيد النظر بدرجة كافية من الموثوقية في الشكل ونسبة الحجم واللون. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن توفر بصريات المجهر مثل هذا التكبير والتباين ودقة العناصر التي تسمح بالمراقبة والتحليل والقياس الذي يلبي متطلبات أساليب ممارسة التشخيص السريري.

العناصر البصرية الرئيسية للمجهر هي: عدسة , العدسة , مكثف . العناصر المساعدة - نظام الانارة تاجر الجملة, مرئي و مرفقات الصور مع المحولات الضوئية وأجهزة العرض.

عدسة ميكروسكوبيةمصممة لإنشاء صورة مكبرة للكائن المعني بالجودة والدقة والألوان المطلوبة.

يعد تصنيف العدسات معقدًا للغاية ويرتبط بالأشياء التي يهدف المجهر إلى دراستها، ويعتمد على الدقة المطلوبة لإعادة إنتاج الأشياء، مع مراعاة الدقة وتجسيد اللون في المركز وعبر مجال الرؤية.

تتميز العدسات الحديثة بتصميم معقد، حيث يصل عدد العدسات في الأنظمة البصرية إلى 7-13 عدسة. وفي هذه الحالة، تعتمد الحسابات بشكل أساسي على النظارات ذات الخصائص الخاصة والكريستال فلوريت أو زجاج مشابه له في الخواص الفيزيائية والكيميائية الأساسية.

هناك عدة أنواع من العدسات حسب درجة تصحيح الانحراف:

تصحيح في النطاق الطيفي:

العدسات أحادية اللون (أحادية اللون)مصممة للاستخدام في نطاق طيفي ضيق، وهي تعمل بشكل جيد عند طول موجي واحد. يتم تصحيح الانحرافات في نطاق طيفي ضيق. انتشرت أحاديات اللون على نطاق واسع في الستينيات أثناء تطوير طرق البحث الضوئية وإنشاء معدات للبحث في مناطق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء (IR) من الطيف.

العدسات اللونية (achromats)مصممة للاستخدام في النطاق الطيفي 486-656 نانومتر. تقضي هذه العدسات على الانحراف الكروي، وانحراف الموضع اللوني لطولين موجيين (الأخضر والأصفر)، والغيبوبة، والاستجماتيزم، والانحراف الكروي اللوني جزئيًا.

صورة الكائن لها لون مزرق محمر قليلاً. من الناحية التكنولوجية، العدسات بسيطة للغاية - عدد صغير من العدسات المتقدمة تقنيًا لتصنيع درجة الزجاج ونصف القطر والقطر وسمك العدسات. رخيص نسبيا. متضمن في مجموعة من المجاهر المخصصة للعمل الروتيني والتدريب.

نظرًا لبساطة التصميم (4 عدسات فقط)، تتمتع العدسات الأكروماتية بالمزايا التالية:

نفاذية الضوء العالية، وهو أمر ضروري عند إجراء القياسات الضوئية ودراسات الإنارة؛

توفير الظروف التي يصعب دمجها عند الحساب: مسافة عمل كبيرة عند العمل باستخدام عدسة ذات غطاء زجاجي يتجاوز بوضوح السماكة القياسية وفي نفس الوقت الرغبة في الحفاظ على الدقة، وهو أمر ضروري عند العمل على المجاهر المقلوبة.

تشمل العيوب حقيقة أن انحرافات المجال في الألوان النقية يتم تصحيحها غالبًا بمقدار 1/2-2/3 من الحقل، أي. بدون إعادة التركيز، يمكن المراقبة ضمن 1/2-2/3 من مركز الرؤية. وهذا يزيد من وقت المراقبة، لأن يتطلب إعادة التركيز المستمر على حافة الميدان.

العدسات اللالونية. ش أبوكروماتيتم توسيع المنطقة الطيفية ويتم تنفيذ اللوني لثلاثة أطوال موجية. بالإضافة إلى اللوني الموضعي، يتم أيضًا تصحيح الانحراف الكروي والغيبوبة والاستجماتيزم والطيف الثانوي والانحراف اللوني الكروي بشكل جيد.

تم تطوير هذا النوع من العدسات بعد أن تم إدخال العدسات المصنوعة من البلورات والنظارات الخاصة في التصميم البصري للعدسة. يصل عدد العدسات في التصميم البصري للأبوكرومات إلى 6. بالمقارنة مع الأكرومات، عادةً ما تحتوي الأبوكرومات على فتحات رقمية متزايدة، وتوفر صورة واضحة وتنقل لون الكائن بدقة.

يتم تصحيح الانحرافات الميدانية في اللونيات النقية بدرجة أقل من تلك الموجودة في اللونيات، في أغلب الأحيان بنسبة 1/2 من الحقل، أي. بدون إعادة التركيز، يمكن المراقبة ضمن نصف مركز الرؤية.

عادةً ما يتم استخدام Apochromats في الدراسات الدقيقة والمهمة بشكل خاص، وخاصة عندما يكون التصوير الدقيق عالي الجودة مطلوبًا.

ومهما قلت، فإن المجهر هو أحد أهم أدوات العلماء، وأحد أسلحتهم الرئيسية في فهم العالم من حولنا. كيف ظهر المجهر الأول، ما هو تاريخ المجهر من العصور الوسطى إلى يومنا هذا، ما هي بنية المجهر وقواعد العمل به، ستجد إجابات كل هذه الأسئلة في مقالتنا. اذا هيا بنا نبدأ.

تاريخ إنشاء المجهر

على الرغم من أن العدسات المكبرة الأولى، التي يعمل على أساسها المجهر الضوئي في الواقع، عثر عليها علماء الآثار أثناء أعمال التنقيب في بابل القديمة، إلا أن المجاهر الأولى ظهرت في العصور الوسطى. ومن المثير للاهتمام أنه لا يوجد اتفاق بين المؤرخين حول من هو أول من اخترع المجهر. من بين المرشحين لهذا الدور الجليل علماء ومخترعون مشهورون مثل جاليليو جاليلي، وكريستيان هويجنز، وروبرت هوك، وأنتوني فان ليفينهوك.

ومن الجدير بالذكر أيضًا الطبيب الإيطالي ج. فراكوستورو، الذي كان أول من اقترح في عام 1538 دمج عدة عدسات للحصول على تأثير مكبر أكبر. لم يكن هذا هو خلق المجهر بعد، لكنه أصبح رائدًا لحدوثه.

وفي عام 1590، قال هانز ياسين، صانع نظارات هولندي، إن ابنه زكاري ياسين هو من اخترع أول مجهر، وكان هذا الاختراع بالنسبة لأهل العصور الوسطى بمثابة معجزة صغيرة. ومع ذلك، يشكك عدد من المؤرخين فيما إذا كان زكاري ياسين هو المخترع الحقيقي للمجهر. والحقيقة أن هناك الكثير من النقاط السوداء في سيرته الذاتية، بما في ذلك بقع على سمعته، لذلك اتهم المعاصرون زكريا بالتزوير وسرقة الملكية الفكرية للآخرين. ومهما كان الأمر، فإننا للأسف لا نستطيع أن نعرف على وجه اليقين ما إذا كان زخاري ياسين هو مخترع المجهر أم لا.

لكن سمعة جاليليو جاليلي في هذا الصدد لا تشوبها شائبة. نحن نعرف هذا الرجل، قبل كل شيء، كعالم فلك عظيم، وعالم اضطهدته الكنيسة الكاثوليكية بسبب اعتقاده بأن الأرض تدور حولها، وليس العكس. ومن بين اختراعات جاليليو المهمة التلسكوب الأول الذي بمساعدته اخترق العالم نظرته إلى المجالات الكونية. لكن مجال اهتماماته لم يقتصر على النجوم والكواكب فقط، لأن المجهر هو في الأساس نفس التلسكوب، ولكن في الاتجاه المعاكس فقط. وإذا كان من الممكن مراقبة الكواكب البعيدة بمساعدة العدسات المكبرة، فلماذا لا تحول قوتها في اتجاه آخر - لدراسة ما هو "تحت أنوفنا". "لماذا لا"، ربما فكر غاليليو، وهكذا، في عام 1609، قدم بالفعل إلى عامة الناس في Accademia dei Licei أول مجهر مركب له، والذي يتكون من عدسة مكبرة محدبة ومقعرة.

المجاهر العتيقة.

وفي وقت لاحق، بعد مرور 10 سنوات، قام المخترع الهولندي كورنيليوس دريبل بتحسين مجهر غاليليو بإضافة عدسة محدبة أخرى. لكن الثورة الحقيقية في تطوير المجاهر قام بها كريستيان هويجنز، وهو عالم فيزياء وميكانيكي وفلكي هولندي. لذلك كان أول من ابتكر مجهرًا مزودًا بنظام عدسة عينية ثنائي العدسات تم تعديله لونيًا. ومن الجدير بالذكر أن عدسات Huygens لا تزال تستخدم حتى اليوم.

لكن المخترع والعالم الإنجليزي الشهير روبرت هوك دخل إلى الأبد تاريخ العلوم، ليس فقط كمبدع لمجهره الأصلي، ولكن أيضًا كشخص حقق اكتشافًا علميًا عظيمًا بمساعدته. وكان هو أول من رأى الخلية العضوية بالمجهر، واقترح أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا، وهي هذه الوحدات الأصغر من المادة الحية. نشر روبرت هوك نتائج ملاحظاته في عمله الأساسي Micrographia.

تم نشر هذا الكتاب عام 1665 من قبل الجمعية الملكية في لندن، وأصبح على الفور من أكثر الكتب مبيعًا علميًا في تلك الأوقات وأحدث ضجة كبيرة في المجتمع العلمي. وبالطبع كانت تحتوي على نقوش تصور برغوثاً وقملاً وذبابة وخلية نباتية مكبرة تحت المجهر. في جوهره، كان هذا العمل وصفا مذهلا لقدرات المجهر.

حقيقة مثيرة للاهتمام: أخذ روبرت هوك مصطلح "الخلية" لأن الخلايا النباتية المحاطة بالجدران تذكره بالخلايا الرهبانية.

هذا ما بدا عليه مجهر روبرت هوك، الصورة من Micrographia.

وآخر عالم بارز ساهم في تطوير المجاهر هو الهولندي أنطونيا فان ليفينهوك. مستوحى من عمل روبرت هوك، Micrographia، أنشأ ليوينهوك مجهره الخاص. كان مجهر ليوينهوك، على الرغم من احتوائه على عدسة واحدة فقط، قويًا للغاية، وبالتالي كان مستوى التفاصيل والتكبير في مجهره هو الأفضل في ذلك الوقت. من خلال مراقبة الطبيعة الحية من خلال المجهر، قام ليفينهوك بالعديد من أهم الاكتشافات العلمية في علم الأحياء: كان أول من رأى خلايا الدم الحمراء، ووصف البكتيريا والخميرة، ورسم الحيوانات المنوية وبنية عيون الحشرات، واكتشف الهدبيات ووصف العديد من كائناتها. نماذج. أعطى عمل ليفينهوك زخما كبيرا لتطور علم الأحياء، وساعد في جذب انتباه علماء الأحياء إلى المجهر، مما جعله جزءا لا يتجزأ من البحوث البيولوجية، حتى يومنا هذا. هذا هو التاريخ العام لاكتشاف المجهر.

أنواع المجاهر

علاوة على ذلك، مع تطور العلم والتكنولوجيا، بدأت تظهر المزيد والمزيد من المجاهر الضوئية المتقدمة؛ تم استبدال المجهر الضوئي الأول الذي يعمل على أساس العدسات المكبرة بالمجهر الإلكتروني، ومن ثم مجهر الليزر، ومجهر الأشعة السينية، مما أعطى تأثيرًا وتفاصيل مكبرة أفضل بكثير. كيف تعمل هذه المجاهر؟ المزيد عن هذا لاحقا.

ميكروسكوب الكتروني

بدأ تاريخ تطور المجهر الإلكتروني في عام 1931، عندما حصل R. Rudenberg على براءة اختراع لأول مجهر إلكتروني ناقل الحركة. ثم، في الأربعينيات من القرن الماضي، ظهرت المجاهر الإلكترونية الماسحة، والتي وصلت إلى الكمال الفني بالفعل في الستينيات من القرن الماضي. لقد قاموا بتكوين صورة لجسم ما عن طريق تحريك مسبار إلكتروني صغير الحجم بشكل تسلسلي عبر الجسم.

كيف يعمل المجهر الإلكتروني؟ ويعتمد عملها على شعاع موجه من الإلكترونات، يتم تسريعها في مجال كهربائي وعرض صورة على عدسات مغناطيسية خاصة؛ شعاع الإلكترون هذا أقصر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي. كل هذا يجعل من الممكن زيادة قوة المجهر الإلكتروني ودقة وضوحه بمقدار 1000-10000 مرة مقارنة بالمجهر الضوئي التقليدي. هذه هي الميزة الرئيسية للمجهر الإلكتروني.

هذا ما يبدو عليه المجهر الإلكتروني الحديث.

المجهر الليزري

المجهر الليزري هو نسخة محسنة من المجهر الإلكتروني، ويعتمد عمله على شعاع الليزر، والذي يسمح للعالم بمراقبة الأنسجة الحية على عمق أكبر.

مجهر الأشعة السينية

تستخدم مجاهر الأشعة السينية لدراسة الأجسام الصغيرة جدًا ذات الأبعاد المماثلة لحجم موجة الأشعة السينية. يعتمد عملهم على الإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجي يتراوح من 0.01 إلى 1 نانومتر.

جهاز المجهر

يعتمد تصميم المجهر على نوعه، وبطبيعة الحال فإن المجهر الإلكتروني سيختلف في تصميمه عن المجهر الضوئي الضوئي أو عن مجهر الأشعة السينية. سنلقي نظرة في مقالتنا على بنية المجهر الضوئي التقليدي والحديث، وهو الأكثر شيوعًا بين الهواة والمحترفين على حد سواء، حيث يمكن استخدامه لحل العديد من المشكلات البحثية البسيطة.

لذلك، أولا وقبل كل شيء، يمكن تقسيم المجهر إلى أجزاء بصرية وميكانيكية. الجزء البصري يشمل:

العدسة هي جزء من المجهر المتصل مباشرة بعيون المراقب. في المجاهر الأولى كانت تتكون من عدسة واحدة، وبطبيعة الحال، فإن تصميم العدسة العينية في المجاهر الحديثة أكثر تعقيدًا إلى حد ما.
تعتبر العدسة الجزء الأكثر أهمية في المجهر، حيث أن العدسة هي التي توفر التكبير الرئيسي.
المنور – المسؤول عن تدفق الضوء على الجسم قيد الدراسة.
الفتحة - تنظم قوة تدفق الضوء الذي يدخل الجسم قيد الدراسة.

يتكون الجزء الميكانيكي للمجهر من أجزاء مهمة مثل:

الأنبوب، وهو الأنبوب الذي تقع فيه العدسة. يجب أن يكون الأنبوب متينًا وغير مشوه، وإلا ستتأثر الخصائص البصرية للمجهر.
تضمن القاعدة ثبات المجهر أثناء التشغيل. يتم تثبيت الأنبوب وحامل المكثف ومقابض التركيز وأجزاء أخرى من المجهر على هذا.
رأس دوار - يستخدم لتغيير العدسات بسرعة، وهو غير متوفر في نماذج المجاهر الرخيصة.
جدول الكائنات هو المكان الذي يتم فيه وضع الكائن أو الكائنات التي تم فحصها.

وهنا تظهر الصورة بنية أكثر تفصيلا للمجهر.

قواعد العمل مع المجهر

الأجزاء الوظيفية للمجهر

يتضمن المجهر ثلاثة أجزاء وظيفية رئيسية:

1. جزء الإضاءة

مصمم لإنشاء تدفق ضوئي يسمح لك بإضاءة جسم ما بطريقة تؤدي الأجزاء اللاحقة من المجهر وظائفها بدقة متناهية. يقع جزء الإضاءة في المجهر الضوئي المنقول خلف الجسم تحت العدسة في المجاهر المباشرة وأمام الجسم الموجود أعلاه عدسةالخامس معكوسة. يشتمل جزء الإضاءة على مصدر ضوء (مصباح ومصدر طاقة كهربائية) ونظام ميكانيكي بصري (مجمع ومكثف ومجال وفتحة قابلة للتعديل/أغشية قزحية).

2. إعادة إنتاج الجزء

مصممة لإعادة إنتاج كائن في مستوى الصورة بجودة الصورة والتكبير المطلوب للبحث (أي إنشاء صورة من شأنها إعادة إنتاج الكائن باستخدام البصريات المناسبة بأكبر قدر ممكن من الدقة وبكل التفاصيل مجهرالدقة والتكبير والتباين وتجسيد اللون). يوفر الجزء المتكاثر المرحلة الأولى من التكبير ويقع بعد الجسم على مستوى الصورة المجهرية.

يتضمن الجزء الاستنساخ عدسةونظام بصري وسيط.

تعتمد المجاهر الحديثة من أحدث جيل على الأنظمة البصرية العدسات، تم تصحيحه إلى ما لا نهاية. ويتطلب هذا بالإضافة إلى ذلك استخدام ما يسمى بأنظمة الأنابيب، والتي توفر حزمًا متوازية من الضوء الخارجة منها عدسة، "مجمعة" في مستوى الصورة مجهر.

3. جزء التصور

مصمم للحصول على صورة حقيقية لجسم ما على شبكية العين، أو فيلم فوتوغرافي أو لوحة، على شاشة التلفزيون أو شاشة الكمبيوتر مع تكبير إضافي (المرحلة الثانية من التكبير).

يقع الجزء المرئي بين مستوى الصورة للعدسة وعين المراقب ( آلة تصوير، آلة تصوير). يشتمل الجزء التصويري على ملحق بصري أحادي أو مجهر أو ثلاثي العينيات مع نظام مراقبة ( العدسات، والتي تعمل مثل العدسة المكبرة).

بالإضافة إلى ذلك، يتضمن هذا الجزء أنظمة تكبير إضافية (تاجر الجملة/أنظمة التغيير)؛ مرفقات الإسقاط، بما في ذلك مرفقات المناقشة لمراقبين أو أكثر؛ جهاز الرسم؛ أنظمة تحليل وتوثيق الصور مع عناصر المحول (المطابقة) المقابلة.

الأجزاء الهيكلية والتكنولوجية

المجهر الحديث يتكون من الأجزاء الهيكلية والتكنولوجية التالية:

بصري.

ميكانيكي؛

كهربائي.

الجزء الميكانيكي للمجهر

الكتلة الهيكلية والميكانيكية الرئيسية للمجهر هي حامل ثلاثي القوائم. يتضمن الحامل ثلاثي القوائم الكتل الرئيسية التالية: قاعدةو حامل الأنبوب.

قاعدةهي كتلة فيها كامل مجهر. في المجاهر البسيطة، يتم تثبيت مرايا الإضاءة أو الإضاءة العلوية على القاعدة. في النماذج الأكثر تعقيدًا، يتم دمج نظام الإضاءة في القاعدة بدون أو مع مصدر طاقة.

أنواع قواعد المجهر

قاعدة مع مرآة الإضاءة؛

وما يسمى بالإضاءة "الحرجة" أو المبسطة؛

إضاءة كيلر.

وحدة التغيير العدسات، مع وجود خيارات التصميم التالية - جهاز البرج، جهاز اللولب للشد عدسة، "زلاجة" للتثبيت بدون خيوط العدساتباستخدام أدلة خاصة.

آلية التركيز لضبط المجهر الخشن والدقيق للحدة - آلية تركيز حركة العدسات أو المراحل؛

نقطة المرفقات لجداول الكائنات القابلة للاستبدال؛

وحدة تركيب لتركيز وحركة المكثف؛

نقطة ربط للمرفقات القابلة للاستبدال (المرئية، الفوتوغرافية، التلفزيونية، أجهزة الإرسال المختلفة).

قد تستخدم المجاهر حوامل لتركيب المكونات (على سبيل المثال، آلية التركيز في المجاهر المجسمة أو حامل الإضاءة في بعض نماذج المجاهر المقلوبة).

المكون الميكانيكي البحت للمجهر هو منصة، مخصص لتثبيت أو تثبيت كائن المراقبة في موضع معين. يمكن أن تكون الجداول ثابتة ومنسقة ودوارة (مركزية وغير مركزية).

أنواع خاصة من الفحص المجهري

حقل مظلم. يتم استخدام مكثف خاص لتسليط الضوء على الهياكل المتناقضة للمادة غير المطلية. يسمح لك الفحص المجهري ذو المجال المظلم بمراقبة الكائنات الحية. يبدو الكائن المرصود مضاءً في حقل مظلم. في هذه الحالة، تسقط الأشعة المنبعثة من المصباح على الجسم من الجانب، ولا تدخل إلا الأشعة المتناثرة إلى عدسات المجهر.

على النقيض من المرحلة المجهري يسمح لك بدراسة الأشياء الحية وغير المطلية. عندما يمر الضوء عبر الأجسام المطلية، يتغير سعة موجة الضوء، وعندما يمر الضوء عبر الأجسام غير المطلية، يتغير طور موجة الضوء، والذي يستخدم للحصول على صور عالية التباين في الفحص المجهري لتباين الطور والتداخل.

المجهر الاستقطاب - تصوير الهياكل متباينة الخواص غير الملوثة (على سبيل المثال، ألياف الكولاجين والليفات العضلية).

التدخل المجهري يجمع بين مبادئ الفحص المجهري لتباين الطور والاستقطاب ويستخدم للحصول على صور متباينة للأجسام غير المطلية.

المجهر مضان تستخدم لمراقبة الأجسام الفلورية (الإنارة). في المجهر الفلوري، يمر الضوء من مصدر قوي عبر مرشحين. يقوم أحد المرشحات بإيقاف الضوء أمام العينة وينقل ضوء الطول الموجي الذي يثير التألق من العينة. هناك مرشح آخر يسمح بمرور ضوء الطول الموجي المنبعث من جسم الفلورسنت. وهكذا، تمتص الأجسام الفلورية ضوءًا بطول موجي معين وتصدره في منطقة أخرى من الطيف.

ترتبط الأصباغ الفلورية (الفلوريسئين، والرودامين، وما إلى ذلك) بشكل انتقائي بجزيئات كبيرة محددة.

المجهر الإلكتروني

القرار النظري للإرسال EM هو 0.002 نانومتر. الدقة الفعلية للمجاهر الحديثة تقترب من 0.1 نانومتر. بالنسبة للأجسام البيولوجية، فإن دقة EM في الممارسة العملية هي 2 نانومتر.

شفافة م يتكون من عمود تمر من خلاله الإلكترونات المنبعثة من خيوط الكاثود في الفراغ. يمر شعاع من الإلكترونات مركّز بواسطة مغناطيس حلقي عبر العينة المحضرة. تعتمد طبيعة تشتت الإلكترون على كثافة العينة. يتم تركيز الإلكترونات المارة عبر العينة، ومراقبتها على شاشة الفلورسنت، وتسجيلها باستخدام لوحة فوتوغرافية.

مسح م تستخدم للحصول على صورة ثلاثية الأبعاد لسطح الجسم قيد الدراسة.

طريقة الشريحة ( انقسام التجميد) يستخدم لدراسة البنية الداخلية لأغشية الخلايا. يتم تجميد الخلايا عند درجة حرارة النيتروجين السائل في وجود مادة واقية من البرد وتستخدم لصنع الرقائق. تمر طائرات الانقسام عبر الوسط الكاره للماء لطبقة ثنائية الدهون. يتم تظليل السطح الداخلي المكشوف للأغشية بالبلاتين، وتتم دراسة النسخ المتماثلة الناتجة في المجهر الإلكتروني الماسح.

2. الأجزاء الرئيسية للمجهر الضوئي والغرض منها وبنيتها
دقة المجهر تعطي صورة منفصلة لخطين قريبين من بعضهما البعض. تبلغ دقة العين البشرية المجردة حوالي 1/10 ملم أو 100 ميكرون. أفضل مجهر ضوئي يحسن قدرة العين البشرية بحوالي 500 مرة، أي أن قدرتها على التحليل تبلغ حوالي 0.2 ميكرومتر أو 200 نانومتر.

القرار والتكبير ليسا نفس الشيء. إذا كنت تستخدم مجهرًا ضوئيًا لالتقاط صور لخطين يقعان على مسافة أقل من 0.2 ميكرون، فبغض النظر عن كيفية تكبير الصورة، فسيتم دمج الخطين في خط واحد. يمكنك الحصول على نسبة تكبير عالية، ولكن لا يمكنك تحسين دقتها.

هناك زيادات مفيدة وغير مجدية. نعني بالمفيد مثل هذه الزيادة في الكائن المرصود بحيث يكون من الممكن الكشف عن تفاصيل جديدة لبنيته. عديم الفائدة هو التكبير الذي، من خلال تكبير الجسم مئات المرات أو أكثر، يكون من المستحيل اكتشاف تفاصيل هيكلية جديدة. على سبيل المثال، إذا تم تكبير الصورة التي تم الحصول عليها باستخدام المجهر (مفيدة!) عدة مرات عن طريق عرضها على الشاشة، فلن يتم الكشف عن تفاصيل جديدة وأدق للهيكل، ولكن فقط حجم الهياكل الموجودة سيزداد وفقًا لذلك.

وفي المختبرات التعليمية تستخدم عادة المجاهر الضوئية، حيث يتم فحص العينات المجهرية باستخدام الضوء الطبيعي أو الاصطناعي. المجاهر البيولوجية الضوئية الأكثر شيوعًا هي: BIOLAM، وMIKMED، وMBR (مجهر العمل البيولوجي)، وMBI (مجهر الأبحاث البيولوجية)، وMBS (المجهر البيولوجي المجسم). أنها توفر التكبير يتراوح من 56 إلى 1350 مرة. يوفر المجهر الاستريو (MBS) تصورًا ثلاثي الأبعاد لجسم صغير ويكبر من 3.5 إلى 88 مرة.

هناك نظامان في المجهر: البصري والميكانيكي، ويتضمن النظام البصري العدسات والعدسات وجهاز الإضاءة (مكثف مزود بغشاء ومرشح للضوء، مرآة أو ضوء كهربائي).

الجزء الميكانيكي للمجهر.

قاعدة (حامل ثلاثي الأرجل) أو ساق صلبة (1)؛
صندوق مزود بآلية دقيقة (2) ومسمار صغير (3)؛

آلية التغذية للتصويب الخشن - برغي كبير أو سقاطة (8) ؛
المرحلة (4)؛

مسامير (5، 6، 12، 13)؛

الرأس (9)؛ مسدس (10) ؛ محطات؛ أنبوب (11)؛

حامل القوس أو الأنبوب (7)؛
Cremalier (macroscrew) - يعمل على التثبيت "التقريبي" التقريبي على الصورة

يتكون النظام الميكانيكي للمجهر من حامل وصندوق به آلية ميكرومتر ومسمار ميكرومتر وأنبوب وحامل أنبوب ومسمار تصويب خشن وقوس مكثف ومسمار متحرك مكثف ومسدس ومنصة عينة .

يقف- هذه هي قاعدة المجهر.

صندوق مزود بآلية ميكرومترم، المبني على مبدأ التروس التفاعلية، يتم تثبيته بشكل ثابت على الحامل. يعمل برغي الميكرومتر على تحريك حامل الأنبوب قليلاً، وبالتالي العدسة على مسافات مقاسة بالميكرومتر. تؤدي الدورة الكاملة لبرغي الميكرومتر إلى تحريك حامل الأنبوب بمقدار 100 ميكرون، كما تؤدي دورة قسم واحد إلى خفض أو رفع حامل الأنبوب بمقدار 2 ميكرون. لتجنب إتلاف آلية الميكرومتر، يُسمح بتدوير برغي الميكرومتر في اتجاه واحد بما لا يزيد عن نصف دورة.

أنبوب أو أنبوب - اسطوانة، حيث يتم إدخال العدسات من الأعلى. يتم توصيل الأنبوب بشكل متحرك برأس حامل الأنبوب، ويتم تثبيته بمسمار قفل في موضع معين. عن طريق فك برغي القفل، يمكن إزالة الأنبوب.

مسدسمصممة لتغيير العدسات بسرعة والتي يتم تثبيتها في مقابسها. يتم ضمان الموضع المركزي للعدسة بواسطة مزلاج موجود داخل المسدس.

المسمار الخاميتم استخدام التصويب لتحريك حامل الأنبوب بشكل ملحوظ، وبالتالي العدسة من أجل تركيز الجسم عند تكبير منخفض.

المقصود هو جدول الكائناتلوضع الدواء عليه. يوجد في منتصف الطاولة فتحة مستديرة تناسبها العدسة الأمامية للمكثف. هناك نوعان من المحطات النابضة على الطاولة - المشابك التي تثبت الدواء.

قوس المكثفمتصلة بشكل متحرك بصندوق آلية الميكرومتر. يمكن رفعه أو خفضه بواسطة برغي يقوم بتدوير ترس يتناسب مع أخاديد الحامل المقطوع بالمشط.